“諾貝爾物理學(xué)獎獲獎專題”課程與通識性科學(xué)素質(zhì)教育

宋國利 梁 紅

(哈爾濱學(xué)院物理系,黑龍江哈爾濱 150086)

“諾貝爾物理學(xué)獎獲獎專題”課程與通識性科學(xué)素質(zhì)教育

宋國利 梁 紅

(哈爾濱學(xué)院物理系,黑龍江哈爾濱 150086)

物理學(xué)是自然科學(xué)和現(xiàn)代高新技術(shù)的基礎(chǔ),人文物理學(xué)對于培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)價值觀、科學(xué)思維方法和創(chuàng)新精神等方面有著其他課程不可替代的作用,最適合人文社會科學(xué)類專業(yè)科學(xué)素質(zhì)教育.本文結(jié)合“諾貝爾物理學(xué)獎獲獎專題”課程的教學(xué)實踐,論述了解決人文物理學(xué)講什么和如何講這兩個重要的難題的途徑,提出了人文物理學(xué)要講現(xiàn)代的物理、生活的物理、社會的物理,講激動人心的物理.

人文物理學(xué);諾貝爾物理學(xué)獎獲獎專題;科學(xué)素質(zhì);通識教育

引言

近年來,圍繞著人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng),高等學(xué)校教育教學(xué)工作者們開展了大量的研究與實踐,取得了大量的具有學(xué)術(shù)價值和實際意義的研究成果和實踐經(jīng)驗[1～10].

所謂的科學(xué)素質(zhì),就是具備理解基本的科學(xué)術(shù)語和概念的知識基礎(chǔ),對于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)重大成果和應(yīng)用價值有所了解,對科學(xué)研究的基本方法有所了解,具有一定的科學(xué)思維方法和科學(xué)判斷能力.

那么,如何開展科學(xué)素質(zhì)教育,激發(fā)人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的興趣、增強對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理解、提升科學(xué)素質(zhì),是 21世紀(jì)高等教育亟待解決的課題.

近二百年的社會進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷程表明:物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ),是現(xiàn)代高新技術(shù)的基礎(chǔ).“物理學(xué)是最適合作為對文科學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)通識教育的課程.”[4]

20世紀(jì)年 90代以來,國內(nèi)部分高校已經(jīng)開始研究和探索面向人文社會科學(xué)類專業(yè)的科學(xué)素質(zhì)教育,實現(xiàn)人文素質(zhì)教育和科學(xué)素質(zhì)教育的融合.為此,這些高校大多對文科類大學(xué)生開設(shè)了物理課程,稱為“人文物理”[1～3].

那么,這種人文物理講什么?如何講?這是兩個重要的難題.本文結(jié)合“諾貝爾物理學(xué)獎獲獎專題”課程的教學(xué)實踐,論述了該課程解決這兩個重要的難題的途徑和教學(xué)設(shè)計、課程的特色.

1 課程主題要富有吸引力

選擇富有吸引力的主題,把學(xué)生吸引到物理學(xué)課堂上來,是對文科生進(jìn)行科學(xué)素質(zhì)教育的前提.

2005年是“世界物理年 (WYP)”,國際國內(nèi)物理學(xué)界開展了諸多旨在提高公眾物理學(xué)意識和素養(yǎng)的活動.我們面向人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生做了“2005世界物理年與愛因斯坦”等一系列有關(guān)諾貝爾物理學(xué)獎的科普報告,同學(xué)們興趣盎然!應(yīng)該說是學(xué)生們對諾貝爾物理學(xué)獎的興趣激發(fā)了我們開設(shè)“諾貝爾物理學(xué)獎獲獎專題”(以下簡稱“專題”)課程的熱情.

“專題”課程以圖文并茂的形式,展示了一百多年來“在物理學(xué)領(lǐng)域有最重要的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人”,展現(xiàn)了百年來物理學(xué)最輝煌的成就及其對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展所給予的巨大推動作用,折射出了現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展脈絡(luò).

“專題”課程使學(xué)生結(jié)識到 30余位諾貝爾物理學(xué)獎得主,分享 20余項諾貝爾物理學(xué)獎成果,聽到百年來最杰出的物理學(xué)家們激動人心的故事,使學(xué)生了解哈勃空間、夸克、原子能、放射性、對稱、量子化、激光、X射線、超導(dǎo)、磁懸浮等,使其汲取現(xiàn)代科學(xué)營養(yǎng).

“專題”課程從諾貝爾物理學(xué)獎得主的成長歷程、學(xué)術(shù)經(jīng)歷、獲獎成果及其歷史背景等,闡述物理學(xué)家們對科學(xué)奧秘的執(zhí)著追求、獨立的科學(xué)批判精神,期望帶給學(xué)生的不僅是知識,更重要的是崇尚科學(xué)的態(tài)度、注重科學(xué)素養(yǎng)的意識.

2 人文物理學(xué)講什么?如何講?

毫無疑問,人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生對于物理學(xué)的學(xué)習(xí)是畏懼的!這不僅來源于高中教育階段涇渭分明的文理割據(jù)的教育缺陷,使得大多數(shù)文科學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識匱乏、科學(xué)思維方法缺乏、科學(xué)實踐能力薄弱;還來源于有關(guān)科學(xué)素質(zhì)教育的教學(xué)理念、課程設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等不能夠引起學(xué)生的注意和興致.但是,不能說學(xué)生沒有興趣,“大多數(shù)文科大學(xué)生都能夠認(rèn)識到科學(xué)素質(zhì)的重要性”.[5]

講激動人心的物理,講現(xiàn)代的物理、生活的物理、社會的物理,是“專題”課程的特色,是吸引人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生開展人文物理教育的切入點.

2.1 要講激動人心的物理

諾貝爾物理學(xué)獎得主——百年來最杰出的物理學(xué)家們大多有激動人心的經(jīng)歷,諾貝爾物理學(xué)獎成果也有神秘的背景,這是學(xué)生們興致所在.

通過“專題”課程,使學(xué)生結(jié)識 30余位諾貝爾物理學(xué)獎得主,聽到百年來最杰出的物理學(xué)家們激動人心的故事,同時分享 20余項諾貝爾物理學(xué)獎成果.

“專題”課程展現(xiàn)了“站在巨人的肩膀上”的楊振寧;“一位對自己的祖國充滿著深厚感情和眷戀的愛國科學(xué)家”李政道;至今仍站在國際物理前沿的探究反物質(zhì)世界在哪里?“暗物質(zhì)是什么”的丁肇中等華裔物理學(xué)大師的傳奇經(jīng)歷.

愛因斯坦——科學(xué)巨人,沒有哪一位學(xué)生不知道這個名字,但很少有同學(xué)了解相對論,更是說不清愛因斯坦的杰出成就對于現(xiàn)代物理學(xué)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代社會的意義.

“專題”課程通過圖片、視頻、講座、課外閱讀,了解了相對論、宇宙、質(zhì)能方程,理解了“20世紀(jì),人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識發(fā)生了 3次革命.愛因斯坦個人獨立地完成了其中的兩次,對第三次革命的形成與發(fā)展也做出了貢獻(xiàn)與幫助”.(楊振寧)

“專題”課程講述了 1903年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者居里夫人——第一位女性諾貝爾獎獲得者和第一位兩次諾貝爾獎獲得者,歷盡 4年之久、提煉 8噸瀝青礦渣、獲得 0.1克的鐳.愛因斯坦在居里夫人逝世后給予了極高評價:“在像居里夫人這樣一位崇高人物結(jié)束一生的時候,我們不僅僅滿足于回憶她對人類已經(jīng)作出的科學(xué)貢獻(xiàn).一流人物對于時代和歷史進(jìn)程的意義,在道德品質(zhì)方面,比智力方面更大”.

讓同學(xué)們從中體會物理學(xué)家探究科學(xué)奧秘的艱辛歷程與追求真理的信念,從中感受科學(xué)家高尚的品質(zhì)和人格魅力.

2.2 要講生活的物理、社會的物理

現(xiàn)代社會的諸多問題大多與科學(xué)技術(shù)密切相關(guān),現(xiàn)代社會是科學(xué)技術(shù)推動發(fā)展的時代.例如溫室效應(yīng)與全球變暖、可再生能源與綠色能源、環(huán)境污染與生態(tài)環(huán)境、核電站問題等.這些問題的出現(xiàn)以及相應(yīng)的解決辦法都與現(xiàn)代科技密不可分,作為人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生,可以不了解這些問題的技術(shù)細(xì)節(jié),但是應(yīng)該理解這些問題的影響、作用.因此,人文物理學(xué)要講生活的物理、社會的物理.

毫無疑問,物理學(xué)是我們認(rèn)識物質(zhì)世界、理解社會進(jìn)步、改變生活方式的重要工具,是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ).可是這么講,人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生有興趣嗎?很難!

在“專題”課程的第一講中,我們第一個題目是“物理學(xué)有什么用?”,第二個題目是“什么是物理學(xué)?”

“專題”課程通過圖片、視頻等教學(xué)方式,告訴同學(xué)們:跑得最快的列車——上海磁懸浮列車、飛得最高的飛機——航天飛機、傳播最遠(yuǎn)的——通信衛(wèi)星、看得最遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡——哈勃望遠(yuǎn)鏡,就是物理學(xué);長征 3號運載火箭、神舟飛船就是物理學(xué);原子彈、導(dǎo)彈、核電站也是物理學(xué).

目的在于,讓人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生理解物理學(xué)是生活的物理、社會的物理,使其感受到物理學(xué)深刻又廣泛地影響著人類社會發(fā)展!體會到物理學(xué)與我們的生活息息相關(guān)!

這一切旨在吸引、激發(fā)人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生對物理學(xué)的興趣,對物理學(xué)的關(guān)注.

2.3 要講現(xiàn)代的物理

20世紀(jì)以來,由于物理學(xué)的重大突破,誕生了相對論和量子物理,從而導(dǎo)致了一系列重大發(fā)明和發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)了原子能、激光、通信、航天、計算機、微電子、納米科學(xué)與技術(shù)等以物理學(xué)理論為基礎(chǔ)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展.

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識是人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生最匱乏的知識領(lǐng)域;由于對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識的缺乏,已廣泛、深刻地影響著人文社會科學(xué)類專業(yè)學(xué)生對于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在社會進(jìn)步、經(jīng)濟建設(shè)、生活方式的巨大影響和作用的理解.因此,人文物理學(xué)要講生活的物理、社會的物理.

“專題”課程通過圖片、視頻、講座、課外閱讀,學(xué)生們在分享 20余項諾貝爾物理學(xué)獎成果、聆聽百年來最杰出的物理學(xué)家們激動人心故事的同時,了解哈勃空間、夸克、原子能、放射性、對稱、量子化、激光、X射線、超導(dǎo)、磁懸浮等,使其汲取現(xiàn)代科學(xué)營養(yǎng);使學(xué)生了解到 X射線與物理診斷、物質(zhì)放射性與癌癥治療、核裂變、核聚變與核電站、核武器、相對論與宇宙等.

“專題”課程旨在讓學(xué)生了解百年來物理學(xué)重大發(fā)展的歷史背景和輝煌成就,了解重大科學(xué)探究過程及其科學(xué)的思維方式,了解 20世紀(jì)以來物理學(xué)重大進(jìn)展對科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類社會進(jìn)步產(chǎn)生的革命性、方向性的作用.

3 人文物理學(xué)課程的注意問題

3.1 注意課程設(shè)計

人文物理是一門科學(xué)素質(zhì)教育類課程,既不是物理學(xué)專業(yè)課程、也不是理工類大學(xué)物理課程.要注意課程內(nèi)容的設(shè)計,不能將人文物理課程講成理工類專業(yè)大學(xué)物理學(xué)的簡本,簡單地成為比高中物理課程多一點、深一點,比大學(xué)物理學(xué)課程少一點、淺一點的課程;也不能將人文物理課程講成物理學(xué)史.

3.2 注意教學(xué)方式

要注重物理概念的理解、物理學(xué)理論的應(yīng)用,而不是技術(shù)的細(xì)節(jié).重要的是讓學(xué)生了解到百年來物理學(xué)的重大發(fā)展,感受到物理學(xué)深刻又廣泛地影響著人類社會發(fā)展,體會到物理學(xué)與我們的生活息息相關(guān)!

注意采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式.譬如,“專題”課程課外作業(yè)要求學(xué)生每人“閱讀一部諾貝爾物理學(xué)獎獲獎物理學(xué)家傳記、5篇以上有關(guān)文獻(xiàn)”.

[1] 高崇壽.今日物理[M].北京:高等教育出版社,2004

[2] 倪光炯.改變世界的物理學(xué)[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2007

[3] 吳翔.文明之源——物理學(xué)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2001

[4] 王勇.開設(shè)文科物理的實踐與探索[J].實踐實驗室研究與探索,2009,(12):142～144

[5] 楊學(xué)新.我國文科大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)教育狀況的調(diào)查研究[J].教育理論與實踐.2009,(9):6～8

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2010-07-19;

2010-11-13)

教育部高等學(xué)校教學(xué)研究項目(WJZ W201001db);哈爾濱學(xué)院學(xué)科發(fā)展研究基金項目(HXKQ200614).

宋國利 (1964年出生),男,教授.